基于形狀記憶合金驅(qū)動的微流控系統(tǒng)進樣裝置的設計與實現(xiàn).pdf

1、微流控芯片作為一種新的微型分析平臺，在高效篩選、環(huán)境檢測、臨床檢測、空間生物學、高效DNA測序等領域有著廣泛的應用前景。而微流控系統(tǒng)進樣裝置是實現(xiàn)微流控芯片系統(tǒng)中微流體控制的必要裝置，其核心技術(shù)是驅(qū)動器。目前，普遍采用的基于靜電、壓電、熱和步進電機等傳統(tǒng)驅(qū)動方式的自動進樣裝置都有一定的局限性，存在著加工、集成困難，難以準確控制進樣、出樣速度等缺點；或者裝置結(jié)構(gòu)復雜、體積、重量大，不利于微型化、成本高等弊端，難以滿足應用要求。因此，嘗試采

2、用新的驅(qū)動技術(shù)，研制一種綜合性能更加優(yōu)良的進樣裝置，將是解決上述問題的有效途徑。而形狀記憶合金作為一種新型的功能材料，集傳感、驅(qū)動于一身，具有效率高、原理簡單、結(jié)構(gòu)簡潔緊湊等優(yōu)點，在驅(qū)動器應用方面極具潛力。
　　 鑒于此，本課題探索性地研制基于形狀記憶合金驅(qū)動的微流控系統(tǒng)進樣裝置，提出了利用其雙程記憶效應和單程記憶效應達到驅(qū)動目的的兩種不同方案，并基于Pro/ENGINEER軟件平臺分別設計了裝置的機械結(jié)構(gòu)。同時，根據(jù)應用要求設

3、計確定了雙程形狀記憶合金彈簧、單程形狀記憶合金彈簧及偏置彈簧等驅(qū)動器的參數(shù)指標。此外，設計了熱機械訓練裝置，采用形狀記憶與超彈結(jié)合循環(huán)的方法對形狀記憶合金彈簧進行了恒定負載和變化負載條件下的雙程形狀記憶效應的訓練實驗，但獲得的雙程記憶合金彈簧的驅(qū)動能力尚不能滿足進樣裝置的驅(qū)動要求，因此，最終采用了單程形狀記憶彈簧結(jié)合偏置彈簧的驅(qū)動方式實現(xiàn)了進樣裝置樣機。并對其進行了簡單的進樣、出樣測試，同時基于LabVIEW軟件平臺編寫了控制程序?qū)M樣

4、裝置進行了簡單的控制測試。實驗結(jié)果表明，所設計的基于形狀記憶合金驅(qū)動的微流控系統(tǒng)進樣裝置能夠?qū)崿F(xiàn)自動的進樣、出樣，且能夠?qū)M樣速度、進樣量等參數(shù)進行簡單的控制。
　　 通過以該進樣裝置的研制為例，對形狀記憶合金驅(qū)動器的設計、雙程形狀記憶效應的訓練方法等共性技術(shù)問題的系統(tǒng)探討，一方面證明了利用形狀記憶合金來驅(qū)動微流控系統(tǒng)進樣裝置的可行性，為以后進一步研究精確控制該進樣裝置奠定了基礎，另一方面也為基于形狀記憶合金的其它應用開發(fā)提供了